FÍSICA PROF. NELSON BEZERRA

PROF. WILLIAM COSTA3º ANOENSINO MÉDIO

Unidade IITecnologia

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Aula 10.2Conteúdos

• Geradores: associação de geradores em série e em paralelo

• Receptores e energia elétrica

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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HabilidadeReconhecer em situações-problemas o funcionamento de geradores e receptores bem como suas aplicações à tecnologia.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Geradores Elétricos

REVISÃO

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Receptores Elétricos

REVISÃO

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Potência útil Potência dissipada

Potência Fornecida

PotU = E' . i PotD = r' . i2 PotF = U' . i

REVISÃO

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Nos dias atuais, são grandes os desafios da produção e armazenamento de energia. Nesse contexto temos geradores de energia dos mais variados tipos e capacidades. Cite exemplos de geradores químicos que estão relacionados com o seu cotidiano.

DESAFIO DO DIA

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Associação de GeradoresAssociação em Série tem como objetivo aumentar a potência útil por meio do acréscimo da diferença de potencial aplicada ao circuito.A associação de Geradores em Série é comum nas lanternas, rádios e diversos aparelhos alimentados por pilhas.

AULA

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Representação simbólica de n geradores associados em série:

AULA

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Pode ser simplificada pelo gerador equivalente:

AULA

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Características da associação em série • A intensidade da corrente é a mesma em todos os

geradores; • A fem da associação é a soma das fem dos geradores

associados:

εS = ε1 + ε2 + ...+ ε3

AULA

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Características da associação em sérieA ddp nos terminais da associação é a soma das diferenças de potencial nos geradores associados:

US = U1 + U2 + ... + Un

AULA

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A potência fornecida ao circuito externo é a soma das potências fornecidas pelos geradores associados:

PS = P1 + P2 + ... + Pn

AULA

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A resistência interna da associação é a soma das resistências internas dos geradores associados:

rS = r1 + r2 + ... + rn

AULA

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Em algumas lanternas de uso comum, usam-se duas ou três pilhas associadas em série, a fim de aumentar a potência total.

AULA

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Exemplo 1A figura representa o esquema de um circuito com uma lanterna de três pilhas idênticas associadas em série. Com pólos A e B, uma lâmpada L cujo filamento tem resistência 10Ω e uma chave interruptora Ch.

AULA

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Com a chave aberta, a ddp entre A e B é 4,5V, e com a chave fechada é 4,0 V. Calcule:a) A fem de cada pilha;b) A intensidade de corrente no circuito com a chave fechada;c) A resistência interna de cada pilha.

AULA

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Resolução:a) Com a chave Ch aberta, temos: i = 0 e UAB = εS= 3ε UAB = 3ε 4,5 = 3ε ε = 1,5V

AULA

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b) Com a chave Ch fechada, temos; UAB = R1 . i 4 = 10 . ii = 0,4A

AULA

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c) Com a chave fechada, temos: UAB = εS – rS.iUAB = 3ε - 3r.i4 = 3 . 1,5 – 3r . 0,44 = 4,5 – 1,2rr = 0,42 Ω

AULA

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Associação de geradores em paraleloOs pólos positivos são ligados a um único ponto, e os polos negativos, a outro.Na prática, a associação em paralelo só é conveniente quando os geradores têm forças eletromotrizes iguais, caso contrário haverá um gasto inútil de energia.

AULA

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Associação de geradores em paraleloNa associação em paralelo de geradores, o aumento da potência fornecida ao circuito externo ocorre pela redução da resistência interna e consequentemente aumento da intensidade de corrente para o circuito ligado aos geradores;

AULA

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n geradores iguais entre si estão associados em paralelo e sua respectiva associação equivalente;

AULA

24

Características da associação em paralelo • a corrente se subdivide entre os paralelos; • a fem do gerador equivalente é igual àquela de cada um

dos geradores associados: εP = ε

AULA

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Para resistências internas diferente entre si, o inverso da resistência do gerador equivalente é igual à soma dos inversos das resistências dos geradores associados:

1/ rp = 1/ r1 + 1/ r2 + ... + 1/ rn

AULA

26

Para n geradores iguais com resistência interna igual a r, a resistência do gerador equivalente será:1/ rp = 1/ r + 1/ r + ... + 1/ r 1/ rp = n/r rp = r / n

AULA

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Associação de geradoresParalelo (geradores iguais): mesmo U;i = i1 + i2 + i3 + ...

Eeq = E

req =rn

AULA

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Exemplo 2Dois geradores elétricos reais e idênticos, de forças eletromotrizes iguais a 5,0 V e de resistência interna igual a 2,0 Ω, são associados em paralelo. O gerador equivalente dessa associação terá força eletromotriz e resistência interna, respectivamente, iguais a:

AULA

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a) 5,0 V e 0,5 Ω.b) 5,0 V e 2,0 Ω.c) 10,0 V e 1,0 Ω.d) 5,0 V e 1,0 Ω.e) 10,0 V e 1,5 Ω.

AULA

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SoluçãoA força eletromotriz equivalente é igual à fem de um dos geradores:

ε = 5,0 V

A resistência equivalente é

Req =

Letra D

Req = Req = 1Ωr 2n 2

AULA

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1. Duas pilhas iguais, cada uma com fem ε = 1,5V e resistência r = 0,5 Ω, são associadas, e a associação é ligada a um resistor de 2 Ω, conforme as figuras. Calcule a intensidade da corrente no resistor em cada uma das associações.

a) b)

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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2. As afirmativas abaixo são sobre associação de geradores. Em seu caderno indique a(s) verdadeira(s) e corrija a(s) falsa(s).

I. Na associação em série, a fem da associação é a soma das ddp dos geradores. ( );II. A vantagem de associarmos geradores em série é que a resistência interna equivalente diminui. ( );

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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III. Tanto em série quanto em paralelo, essas associações aumentam a potência útil fornecida ao circuito externo. ( );IV. A associação de geradores em paralelo só é vantajosa se os geradores apresentarem forças eletromotrizes iguais. ( );V. Ao associarmos geradores em paralelo ocorre uma diminuição na resistência interna equivalente. ( )

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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Gabarito1. a) A fem e a resistência equivalente da associação em série são: εS = 1,5 + 1,5 → εS = 3VrS = 0,5 + 0,5 → rS = 1 ΩA corrente elétrica i1: εS = (R + rS). i13 = (2 + 1) . i1i1 = 1A

INTERATIVIDADE

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Gabaritob) A fem e a resistência equivalente da associação em paralelo são, respectivamente: εP = 1,5V e rp = r/2 = 0,5/2 → r = 0,25 Ω A intensidade da corrente elétrica i2: εP = (R + rP). i2 1,5 = (2+0,25) . i2 → i2 = 0,67A

2. I.( F); II.(F); III.(V); IV.(V); V.(V)

INTERATIVIDADE

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Geradores Elétricos

RESUMO DO DIA

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Receptores ElétricosOs receptores elétricos são dispositivos que transformam energia elétrica em outra forma de energia, seja ela mecânica, térmica, entre outras.

Potência útil: PotU = E' . iPotência dissipada: PotD = r' . i2Potência Fornecida: PotF = U' . i

Receptor

Energia dissipada

Energia elétrica

Energia não elétrica

RESUMO DO DIA

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Associação de GeradoresAssociação em Série tem como objetivo aumentar a potência útil por meio do acréscimo da diferença de potencial aplicada ao circuito.

RESUMO DO DIA

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Características da associação em série • A intensidade da corrente é a mesma em todos os

geradores; • A fem da associação é a soma das fem dos geradores

associados:εS = ε1 + ε2 + ...+ ε3

RESUMO DO DIA

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Características da associação em sérieA ddp nos terminais da associação é a soma das diferenças de potencial nos geradores associados:

US = U1 + U2 + ... + Un

RESUMO DO DIA

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A potência fornecida ao circuito externo é a soma das potências fornecidas pelos geradores associados:

PS = P1 + P2 + ... + Pn

RESUMO DO DIA

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A resistência interna da associação é a soma das resistências internas dos geradores associados:

rS = r1 + r2 + ... + rn

RESUMO DO DIA

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n geradores iguais entre si estão associados em paralelo e sua respectiva associação equivalente;

RESUMO DO DIA

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Características da associação em paralelo • a corrente se subdivide entre os paralelos; • a fem do gerador equivalente é igual àquela de cada um

dos geradores associados: εP = ε

RESUMO DO DIA

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Desafio do dia

DESAFIO DO DIA

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Como se explica o ventilador ter pegado fogo?

DESAFIO DO DIA

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Nos dias atuais, são grandes os desafios da produção e armazenamento de energia. Nesse contexto temos geradores de energia dos mais variados tipos e capacidades. Cite exemplos de geradores químicos que estão relacionados com o seu cotidiano.

DESAFIO DO DIA

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